Оптроны и оптопары
Оптрон , также известный как оптический изолятор или фоторазъем, представляет собой электронные компоненты, которые соединяют две отдельные электрические цепи с помощью светочувствительного оптического интерфейса.
Из наших руководств о трансформаторах мы знаем, что они могут не только обеспечивать понижающее напряжение, но также обеспечивают «электрическую изоляцию» между более высоким напряжением на первичной стороне и более низким напряжением на вторичной стороне. Другими словами, трансформаторы изолируют первичное входное напряжение от вторичного выходного напряжения с помощью электромагнитной связи с помощью магнитного потока, циркулирующего внутри железного многослойного сердечника.
Но мы также можем обеспечить электрическую изоляцию между источником входного сигнала и выходной нагрузкой, используя только свет, используя очень распространенный и ценный электронный компонент, называемый Оптрон. Основная конструкция оптопары состоит из светодиода, который производит инфракрасный свет и полупроводниковое фоточувствительное устройство, которое используется для обнаружения испускаемого инфракрасного луча. Светодиодное и фоточувствительное устройство закрыты в легком корпусе или корпусе с металлическими ножками для электрических соединений, как показано на рисунке. Оптрон или оптоизолятор состоит из светоизлучателя, светодиода и светочувствительного приемника, который может представлять собой один фотодиод, фототранзистор, фоторезистор, фото-SCR или фото-TRIAC с основной работой Оптрон очень прост для понимания.
Предположим, что используется фототранзистор, как показано на рисунке. Ток от исходного сигнала проходит через входной светодиод, который испускает инфракрасный свет, интенсивность которого пропорциональна электрическому сигналу. Этот испускаемый свет падает на базу фототранзистора, заставляя его переключаться и вести себя аналогично нормальному биполярному транзистору. Базовое соединение фототранзистора может быть оставлено открытым (не подключенным) для максимальной чувствительности к энергии инфракрасного света светодиодов или подключено к земле через подходящий внешний резистор высокого значения для управления чувствительностью переключения, что делает его более стабильным и устойчивым к ложному срабатыванию Внешние электрические помехи или переходные процессы напряжения. Когда ток, протекающий через светодиод, прерывается, инфракрасный излучаемый свет отключается, в результате чего фототранзистор прекращает проводку. Фототранзистор может использоваться для переключения тока в выходной цепи. Спектральный отклик светодиода и фоточувствительного устройства тесно согласован, разделяясь прозрачной средой, такой как стекло, пластик или воздух. Поскольку между входом и выходом оптопары нет прямого электрического соединения, достигается электрическая изоляция до 10 кВ. Оптопары доступны в четырех основных типах, каждый из которых имеет инфракрасный источник света, но с различными фоточувствительными устройствами. Четыре оптопары называются: Фототранзистор , Фото-Дарлингтон , Фото-SCR и Фототриак , как показано ниже.
Фото-транзисторные и фоторежимные устройства предназначены главным образом для использования в цепях постоянного тока, в то время как фото-SCR и фототриам позволяют управлять цепями с питанием от сети переменного тока. Существует множество других комбинаций источников-датчиков, таких как светодиод-фотодиод, светодиодные лазеры, пары фоторезистор, отражающие и щелевые оптопары. Простые самодельные оптопары могут быть сконструированы с использованием отдельных компонентов. Светодиод и фототранзистор вставляются в жесткую пластиковую трубку или заключаются в термоусадочную трубу, как показано на рисунке. Преимущество этой домашней оптроны заключается в том, что труба может быть отрезана любой длины и даже изогнута вокруг углов. Очевидно, что трубки с отражающей внутренней поверхностью будут более эффективными, чем темно-черные трубки.
Оптопараторы и оптоизоляторы могут использоваться сами по себе или для переключения ряда других крупных электронных устройств, таких как транзисторы и симисторы, обеспечивающие требуемую электрическую изоляцию между сигналом управления более низкого напряжения и более высоким напряжением или токовым выходным сигналом. Обычные приложения для оптопары включают в себя микропроцессорное управление вводом / выводом, управление мощностью постоянного и переменного тока, связь с ПК, сигнализацию и регулирование питания, которые страдают от текущих контуров заземления и т. Д. Передаваемый электрический сигнал может быть аналоговым (линейным) или цифровым ( импульсы).
В этом приложении оптрон используется для обнаружения работы переключателя или другого типа цифрового входного сигнала. Это полезно, если обнаруженный переключатель или сигнал находится в среде с электрическим шумом. Выход может использоваться для управления внешней схемой, светом или в качестве входа на ПК или микропроцессор.
Коммутатор постоянного тока
Помимо обнаружения сигналов и данных постоянного тока, также доступны оптоэлектронные изоляторы, которые позволяют контролировать питание переменного тока и сетевые лампы. Оптико-связанные симисторы, такие как MOC 3020, имеют номинальные напряжения около 400 вольт, что делает их идеальными для прямого подключения к сети и максимальным током около 100 мА. Для более высоких нагрузок оптический триаксор может использоваться для обеспечения импульса затвора для другого более крупного симистора через токоограничивающий резистор, как показано.
Применение оптопары Triac
Такая конфигурация оптопары является основой очень простого твердотельного реле, которое может использоваться для управления любой нагрузкой, питаемой от сети переменного тока, например, лампами и двигателями. Кроме того, в отличие от тиристора (SCR), симистор способен проводить в обеих половинах цикла переменного тока с детектированием пересечения нуля, позволяя нагрузке получать полную мощность без тяжелых пусковых токов при переключении индуктивных нагрузок. Оптопары и оптоизоляторы - отличные электронные устройства, которые позволяют управлять такими устройствами, как силовые транзисторы и симисторы, с выходного порта ПК, цифрового переключателя или из сигнала данных низкого напряжения, например, из логического элемента. Основным преимуществом оптопары является их высокая электрическая изоляция между входными и выходными клеммами, что позволяет относительно небольшим цифровым сигналам управлять большим количеством переменного напряжения, токов и мощности. Оптопара может использоваться как с сигналами постоянного тока, так и с переменным током с оптронами, использующими SCR (тиристор) или симистор, поскольку фотодетектор предназначен в основном для приложений управления мощностью переменного тока. Основным преимуществом фото-SCR и фототриаков является полная изоляция от любых шлейфов шума или напряжения, присутствующих на линии электропитания переменного тока, а также обнаружение скрещивания сигналов синусоидальной формы, которое уменьшает переключение и пусковые токи, защищающие используемые силовые полупроводники от термического напряжения и удара.
